压片机课程设计

15吨 压 片 机设计小组成员：胡松涛陈梦企 刘杰李驰指导老师：孙志宏东华大学机械系02级2005年1月20日 .设 计 题 目 o 1.1设 计 目 的 o 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 o 1.3原 始 数 据 和 设 计 要 求 . 设 计 目 的机 械 设 计 是 根 据 使 用 要 求 对 机 械 的 工 作 原 理 、 结 构 、运 动 方 式 、 力 和 能 量 的 传 递 方 式 、 各 个 零 件 的 材 料 和形 状 尺 寸 以 及 润 滑 方 式 等 进 行 构 思 、 分 析 和 计 算 ， 并将 其 转 化 为 制 造 依 据 的 工 作 过 程 。机 械 设 计 是 机 械 产 品 生 产 的 第 一 步 ， 是 决 定 机 械 产 品性 能 的 最 主 要 环 节 ， 整 个 过 程 蕴 涵 着 创 新 和 发 明 。 为了 综 合 运 用 机 械 原 理 课 程 的 理 论 知 识 ， 分 析 和 解 决 与本 课 程 有 关 的 实 际 问 题 ， 使 所 学 知 识 进 一 步 巩 固 和 加深 ， 我 们 参 加 了 此 次 的 机 械 原 理 课 程 设 计 。 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 (1） 总 功 能 要 求 :将 干 粉 料 压 制 成 圆 形 片 胚 （ 2） 工 作 原 理 :15吨 压 片 机 系 统 的 工 作 原 理 及 工 艺 动 作 分 解 如 图 5.1所 示。 移 动 粉 筛 3至 模 具 1的 型 腔 上 方 等 待 装 料 ， 并 将 上 一 循 环已 成 型 的 工 件 2推 出 （ 卸 料 ） ； 然 后 粉 筛 震 动 ， 将 粉 料 筛入 型 腔 ； 下 冲 头 下 沉 一 定 深 度 ， 以 防 止 上 冲 头 4向 上 压 制时 将 粉 料 扑 出 ； 然 后 上 冲 头 向 下 ， 下 冲 头 向 上 加 压 ， 并 在一 定 时 间 内 保 持 一 定 的 压 力 ； 而 后 上 冲 头 快 速 退 出 ， 下 冲头 随 着 将 成 型 的 工 件 推 出 型 腔 。 原 理 图 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 1.3原 始 数 据 和 设 计 要 求（ 1） 被 压 工 件 的 外 形 是 直 径 为 34mm， 厚 度 为 5mm的 圆 形 片坯 。 （ 2） 冲 头 压 力 为 15吨 （ 150000N） 。（ 3） 生 产 率 为 每 分 钟 25片（ 4） 机 器 运 转 不 均 匀 系 数 为 10%。（ 5） 驱 动 电 动 机 的 功 率 为 2.2kw,940r/min（ 6） 各 执 行 构 件 的 运 动 参 数 为 ： 上 冲 头 行 程 为 90 100mm； 下 冲 头 5先 下 沉 3mm， 然 后 上 升 8mm后 停 歇 (保 压 )， 继 而 上升 16mm后 停 歇 ,等 粉 筛 将 片 坯 推 离 冲 头 后 下 移 21mm； 粉 筛 3在 模 具 1的 上 方 往 复 振 动 筛 料 ， 然 后 向 左 退 回 ， 待 坯料 成 形 并 被 推 出 型 腔 后 ， 粉 筛 复 在 台 面 上 右 移 约 45 50mm推 卸 成 形片 坯 。 2.运 动 方 案 设 计 工 作 原 理 和 工 艺 动 作 分 解o (1)送 料 ： 这 一 动 作 可 以 通 过 凸 轮 上 升 段 完成o (2筛 料 ： 要 求 筛 子 往 复 震 动o (3)冲 压 ： 上 冲 头 向 下 冲 压 粉 料 ， 下 冲 头 向上 挤 压 粉 料o (4)推 出 片 坯 ： 下 冲 头 上 升 推 出 成 型 的 片 坯o (5)送 成 品 ： 通 过 凸 轮 推 动 筛 子 来 将 成 型 的片 坯 挤 到 滑 道 上 述 五 个 动 作 ， 冲 压 和 推 出 片 坯 相 对 简 单 ， 关 键 是要 将 送 料 和 筛 料 两 个 过 程 时 间 要 配 合 的 非 常 恰 当 ， 这样 来 说 就 对 机 构 提 出 较 高 的 要 求 。我 们 设 计 过 两 个 方 案 ， 一 个 是 用 曲 柄 滑 块 （ 左 右 方向 ） 来 推 动 筛 子 前 行 ， 等 它 到 达 预 定 的 地 方 ， 我 们 在用 一 个 带 有 弹 簧 的 滑 块 （ 前 后 方 向 ） 来 推 动 ， 实 现 前后 振 动 的 目 的 ； 但 是 这 样 做 有 一 个 很 大 的 缺 陷 ， 就 是加 上 一 个 前 后 方 向 的 机 构 将 会 对 solidworks造 型 产 生较 大 的 困 难 ， 而 且 多 一 个 机 构 就 又 需 要 多 一 个 动 力 引进 ， 时 间 配 合 上 就 比 较 烦 琐 。 3 根 据 工 艺 动 作 拟 订 运 动 循 环 图 对 于 15吨 压 片 机 运 动 循 环 图 主 要 是 确 定 送 料 ，筛 料 ， 和 上 冲 头 冲 压 ， 下 冲 头 冲 压 四 个 执 行 构 件 的 先后 顺 序 ， 相 位 ， 以 利 对 各 执 行 构 件 的 设 计 ， 装 配 和 调试 。 循 环 图 3 根 据 工 艺 动 作 拟 订 运 动 循 环 图 4 机 构 选 型 根 据 上 ， 下 冲 头 和 送 料 机 ， 筛 料 机 这 四 个 执 行 构 件 动 作 要 求 和 结构 特 点 ， 可 以 选 择 以 下 机 构 。上 冲 头 曲 柄 导 杆滑 块 机 构 偏 置 曲 柄滑 块 机 构 蜗 轮 蜗 杆机 构下 冲 头 固 定 转 动凸 轮 机 构 送 料 机 锯 齿 状 凸轮 偏 置 曲 柄滑 块 机 构 蜗 轮 蜗 杆机 构筛 料 机 锯 齿 状 凸轮 弹 簧 曲 柄滑 块 机 构 根 据 上 面 所 示 的 四 个 执 行 构 件 的 机 构 形 态 ， 可 以求 出 15吨 压 片 机 的 运 动 方 案 数 为 ：N=3*1*3*2=18根 据 2中 的 分 析 ， 我 们 原 本 选 定 上 冲 头 为 偏 置 曲 柄滑 块 机 构 ， 而 下 冲 头 为 固 定 移 动 凸 轮 ， 送 料 机 和 筛 料 机 都选 为 锯 齿 状 凸 轮 。 这 样 比 较 简 单 。 但 是 在 实 际 操 作 中 ， 我们 发 现 锯 齿 状 凸 轮 难 以 制 作 ， 所 以 我 们 又 改 为 偏 置 曲 柄 滑块 机 构 ， 具 体 机 构 简 图 见 7中 。 5 机 械 运 动 方 案 的 选 择 和 评 定 6.机 械 传 动 系 统 的 速 比 和 变 速 机 构根 据 选 定 的 驱 动 电 机 的 转 速 和 冲 压 机 的 生 产 能 力 以 及 要求 达 到 的 运 转 效 率 。 它 的 机 械 传 动 系 统 的 总 速 比 为 ： I=940/25=37.6第 一 级 皮 带 减 速 I=3 z1=17 z2=51第 二 级 齿 轮 减 速 I=3.176 z1=17 z2=54第 三 级 齿 轮 减 速 I=3.94 z2=17 z3=67 7.机 械 运 动 方 案 简 图 按 已 选 定 的 三 个 执 行 机 构 的 形 式 组 成 的 机 械 运 动 方 案 ， 画 出 它 的 机 构 运 动 示 意 图 。如 下 图 所 示 ：方 案 一 ： 上 冲 头 为 蜗 杆 蜗 轮 带 动 的 偏 置 滑 块 ,这 个 也 是 我们 采 用 的 方 案 。 方 案 二 ： 曲 柄 滑 块 +弹 簧 振 动 ， 蜗 轮 蜗 杆 进 退 主 视 图 上 图 中 为 第 二 种 方 案 的 侧 视 图 和 主 视 图 ， 也 是 计 划 中 能 圆满 完 成 各 种 要 求 的 ， 主 视 图 两 个 滑 块 推 动 筛 子 左 右 移 动 ， 而 侧视 图 中 带 有 弹 簧 和 一 个 曲 柄 滑 块 让 筛 子 能 在 指 定 位 置 前 后 振 动 ，达 到 筛 料 的 目 的 。 上 冲 头 使 用 偏 置 滑 块 ， 而 下 冲 头 使 用 凸 轮 机构 。 侧 视 图 方 案 三 ： 上 冲 头 为 偏 心 曲 柄 滑 块 上 冲 头 参 数 ： H=90m m k=1.5 =36 e=40 =25r/min 理 论 a=39.5mm b=77.5mm 实 际 a=39.7mm b=89.52mm8.机 构 运 动 分 析 速 度 加 速 度位 移 速 度 加 速 度 位 移 滑 块滑 块 参 数 ： H=80mm k=1.5 =36 e=50理 论 a=30.5mm b=86.5mm实 际 a=36.2mm b=67mm速 度加 速 度位 移 速 度 加 速 度 位 移 下 冲 头 凸 轮 h=2h10=211正 弦 s=h1/1sin(/1)/v = h 1 1 -cos(/1)/1a=h12sin(/1)/12等 速 s=h(1-/0)v=-h/0a=03等 速 s=h(1-/0)v=h/0a=0 4停 s=h v=0 a=0 5 等 速 s=h(1- / 0 ) v=h / 0 a=06 停 s=h v=0 a=07 等 速 s=h(1- / 0 ) v=-h / 0 a=08 正 弦 s=h1s/s0+sin(2 /0 )/2 v=h cos(2 / 0 )-1/ 0 a = -2 h 2sin( / 0 )/ 0 2 振 动 机 构 我 们 设 计 了 一 个 能 在 某 一 段 时 间 内 实 现往 复 震 动 的 凸 轮 ， 那 就 是 在 凸 轮 的 边 缘 某 段设 计 成 锯 齿 状 ， 这 样 就 节 省 机 构 和 避 免 造 型的 烦 琐 ， 但 是 它 也 有 一 个 缺 陷 ， 那 就 是 由 于它 们 是 高 副 接 触 ， 磨 损 比 较 严 重 。 相 对 第 一种 方 案 来 说 ， 它 还 是 比 较 实 际 和 简 便 ， 所 以我 们 选 择 了 第 二 种 。 振 动 图 振 动 图 谢 谢